A IMPULSÃO

Sempre que um corpo se encontra imerso total ou parcialmente num líquido ou num gás, é sujeito a uma força vertical e ascendente, à qual se dá o nome de Impulsão.

É possível confirmar essa força de Impulsão comparando o Peso Real de um objeto (Peso do corpo no ar) com o Peso que este apresenta quando mergulhado num líquido (Peso Aparente). Por exemplo:

Nesta situação o corpo apresenta um Peso Real de 1 N, e um Peso Aparente de 0,85 N.

Esta diferença de 0,15 N face ao valor do Peso Real deve-se à Impulsão que o corpo sofre quando mergulhado no líquido. 0,15 N é o valor da Impulsão sofrida. Assim, conclui-se que:

Impulsão = Peso Real - Peso Aparente

Impulsão = 1 - 0,85 ⇔

Impulsão = 0,15N

PRÍNCIPIO DE ARQUIMEDES

Arquimedes foi um sábio Grego que viveu entre 287 e 212 a.C.

Entre outros estudos, dedicou-se à compreensão da Impulsão sofrida por um corpo quando imerso num líquido ou num gás, e enunciou a seguinte lei:

Qualquer corpo mergulhado num líquido recebe da parte deste uma impulsão vertical, de baixo para cima, de valor igual ao do peso do volume de líquido deslocado.

Vamos tentar compreender melhor esta lei:

- em primeiro lugar, Arquimedes diz que os corpos que são mergulhados num líquido recebem da parte deste uma impulsão vertical e ascendente, o que já sabíamos. 

- diz também que a Impulsão sofrida pelo corpo tem valor igual ao peso do volume de líquido deslocado. 

O que será que significa isto?

Para compreender melhor esta segunda parte da lei de Arquimedes, vamos considerar o seguinte exemplo:

Um corpo de volume 50 cm^3 é mergulhado em água, tal como indicado na figura seguinte.

Segundo a lei de Arquimedes, para determinar a Impulsão sofrida pelo corpo, devo calcular o peso do líquido deslocado.

Ao colocar o corpo de volume 50 cm³ dentro do recipiente, este vai ocupar um espaço que anteriormente era ocupado pelo líquido. Como resultado, a linha de água irá subir. Como o corpo tem 50 cm³ de volume, vai deslocar 50 cm³ de líquido, logo:

Volume de água deslocado = 50 cm³

É possível determinar a massa de líquido deslocado, se soubermos a densidade (massa volúmica) do líquido. Neste caso, como o líquido é água, a sua densidade é 1 g/cm³. Assim sendo, cada cm³ de água tem 1 grama de massa, logo 50 cm³de água deslocados terão 50 gramas de massa.

Sabemos então que:

massa = 50g = 0,050Kg

aceleração da gravidade = 9,8 m/s²

Com estes dados é fácil determinar o peso do líquido deslocado, através da expressão:

Peso _{líquido deslocado} = massa x aceleração da gravidade ⇔

Peso _{líquido deslocado} = 0,050 x 9,8 ⇔

P = 0,49N

Sabendo o Peso do líquido deslocado, sabemos a Impulsão sofrida pelo corpo:

Impulsão = Peso _{líquido deslocado} = 0,49N

Está calculado o valor da Impulsão sofrida pelo corpo, de acordo com a lei de Arquimedes.

DE QUE FATORES DEPENDE A IMPULSÃO?

De acordo com a lei de Arquimedes, e tal como verificado no exemplo anterior, a Impulsão sofrida por um corpo depende de dois factores:

- do volume do corpo;

º da densidade do líquido ou gás em que o corpo é imerso.

Assim:

- quanto maior o volume do corpo, maior a Impulsão por este sofrida;

- quanto maior a densidade do líquido ou gás, maior a Impulsão sofrida pelo corpo imerso.

COMO DETERMINAR SE UM CORPO AFUNDA OU VIRÁ À SUPERFÍCIE?

Se compararmos o Peso do corpo com a Impulsão sofrida por este, é fácil de concluir se o corpo afunda ou virá à superfície. Quando o corpo é imerso num líquido ou gás, fica sujeito à força Peso e à Impulsão.

O Peso é vertical e descendente (aponta para o centro da Terra), enquanto que a Impulsão é vertical mas ascendente. Nesse caso basta comparar os valores do Peso do corpo e da Impulsão para perceber se o corpo afunda ou vem à superfície:

Se a força Peso tiver maior valor que a Impulsão, o corpo afunda;

Se a Impulsão tiver maior valor que a força Peso, o corpo vem à superfície;

Se a Impulsão e a força Peso tiverem igual valor, o corpo fica em equilíbrio (não "sobe" nem "desce").

Sempre que um corpo se encontra a flutuar, como a boia mostrada na primeira figura ou os barcos que costumamos ver na praia, a força Peso e a Impulsão apresentam igual valor e por isso o corpo encontra-se em equilíbrio.

A PILHA DE VOLTA

O QUE É A PILHA DE VOLTA?

A pilha de Volta, foi a primeira pilha elétrica. Uma pilha é um dispositivo que transforma energia química em energia elétrica, ou seja, reações entre metais distintos que transferem eletrões um para o outro, gerando um fluxo de corrente elétrica que pode ser aproveitada. A pilha de Volta era formada por discos de zinco e de prata intercalados e conectados por um fio condutor e de um disco humedecido numa solução de ácido sulfúrico.

Bateria elétrica de Alessandro Volta

QUEM INVENTOU A PILHA DE VOLTA?

Em 1791, o italiano Luigi Galvani (1737-1798) publicou uma pesquisa na qual mostrava ter dissecado uma rã e observado que quando dois metais diferentes entravam em contacto com esta, os músculos da coxa da rã sofriam contrações. Galvani acreditava que os músculos da rã armazenavam a energia e os metais eram apenas condutores.

Mas surge um físico italiano chamado Alessandro Giuseppe Anastasio Volta (1745-1827) que, não acreditando na experiência, resolveu realizá-la novamente repetindo uma série de experimentações, utilizando metais diferentes. A sua conclusão foi de que a eletricidade não tinha origem nos músculos do animal, mas sim no contacto entre os diferentes metais, e a rã apenas reagia a essa eletricidade externa.

Volta estava correto e, para comprovar a sua teoria, construiu em 1800 a primeira pilha elétrica.

Alessandro Volta e a sua primeira pilha

Alessandro Volta jurou fidelidade ao governo invasor da Itália, comandado por Napoleão Bonaparte, e, em 1801, realizou para ele uma demonstração de sua pilha na Academia de Ciências de Paris.

Além de uma medalha de ouro e de 2000 escudos de ouro, Alessandro Volta ainda foi nomeado senador do Reino da Itália em 1810, com o título de conde.

Alessandro Volta demonstrando a sua pilha a Napoleão em 1801.

COMO É CONSTITUÍDA A PILHA DE VOLTA?

A pilha de Volta, também conhecida como pilha voltaica, é formada por discos intercalados de dois metais diferentes. São colocados repetidamente e alternados, um disco de prata, um disco de zinco e um disco de papelão embebido numa solução de ácido sulfúrico até formar uma coluna alta; por último, as extremidades da pilha são ligadas com um fio condutor externo.

Assim, o dispositivo recebeu esse nome porque realmente era uma “pilha”, isto é, discos empilhados formando uma coluna.

Volta chamou aos discos de metal condutores secos ou de primeira classe, enquanto o embebido na solução foi denominado de condutor húmido ou de segunda classe.

COMO FUNCIONA A PILHA DE VOLTA?

A pilha de Volta é constituída por uma solução de ácido sulfúrico em água, na qual é mergulhado um elétrodo de cobre e um de zinco. Se ligarmos o cobre ao zinco por um condutor C, passará corrente elétrica nesse condutor, dirigida do cobre para o zinco, o que indica que há uma diferença de potencial entre eles. A solução com os dois elétrodos constitui então um gerador. Os dois elétrodos são chamados polos, ou terminais do gerador. Chama-se polo positivo àquele por onde a corrente sai, e polo negativo àquele por onde a corrente entra. Então, na pilha de Volta, o cobre é o polo positivo, e o zinco, o negativo.

O QUE ACONTECE DENTRO DA PILHA?

Muitos metais, quando colocados dentro de água, soltam iões seus na água. Assim, o zinco liberta, na solução de ácido sulfúrico, iões positivos (Zn++). Os dois eletrões que com esse ião formavam um átomo (neutro) são retidos no elétrodo de zinco. Em redor desse elétrodo ficam então muitos iões positivos de zinco, e o elétrodo fica com um excesso de eletrões.

A libertação de iões de zinco não continua indefinidamente, porque a carga positiva dos iões que contornam esse elétrodo atinge valor tal que impede a libertação de novos iões; isto é, qualquer novo ião solto na solução é repelido pela carga positiva e volta ao zinco, unindo-se aí a dois eletrões e formando novamente um átomo de zinco (neutro).

O zinco fica então com carga negativa, devida aos eletrões, e a solução fica com carga positiva, devida aos iões. A consequência é que o zinco fica com um potencial mais baixo que a solução.

Com a lâmina de cobre acontece o mesmo. Ela também solta na solução iões positivos e retém eletrões. Então, o cobre também fica com potencial mais baixo que a solução.

Mas, os metais não têm todos a mesma facilidade para soltar iões. O cobre solta menos iões que o zinco e, portanto, retém menos eletrões que o zinco. A consequência é que o cobre fica com potencial mais alto que o zinco, embora ambos tenham potencial mais baixo que a solução.

A diferença de potencial entre o cobre e o zinco aparece então porque esses dois metais não têm a mesma facilidade para libertar iões na solução.

Poderíamos levantar a seguinte dúvida: se o zinco vai cedendo eletrões ao cobre, através do condutor C, depois de algum tempo o zinco e o cobre ficarão com igual número de eletrões, e portanto, com o mesmo potencial, e a pilha deixará de funcionar. Será o ácido sulfúrico a impedir que isso aconteça.

As moléculas de ácido sulfúrico dissociam-se em iões de hidrogénio e SO-4.

O ião SO-4 dirige-se para o zinco e reage com ele, formando-se sulfato de zinco.

Nessa reação libertam-se dois eletrões que o zinco manda depois para o condutor C. Essa reação química é a fonte de eletrões para o zinco, isto é, é a origem dos eletrões que a pilha fornece para constituírem a corrente elétrica no circuito externo.

O ião de hidrogénio, H+, dirige-se para o cobre onde recebe um eletrão e se transforma num átomo de hidrogénio (neutro).

Os átomos de hidrogénio unem-se dois a dois formando moléculas de hidrogénio, que se desprendem junto ao cobre.

Em resumo: a reação química fornece eletrões ao zinco; este cede-os ao condutor C, que os conduz até ao cobre; o cobre recebe eletrões e cede-os aos iões de hidrogénio.

Agora podemos compreender claramente o que significa a expressão: “a pilha transforma energia química em energia elétrica”.

Significa que a reação química liberta dois eletrões, isto é, liberta carga elétrica.

Com o funcionamento da pilha, a reação continua, e o zinco vai sendo consumido, e transformado em sulfato de zinco. 

Podemos então, dizer que a energia elétrica fornecida pela pilha provém da energia química do consumo do zinco. Depois de algum tempo de uso, o zinco desaparece. Para restaurar a pilha precisamos de usar uma nova lâmina de zinco.

O SÓDIO

Sódio

Hoje vou falar de um elemento químico, o Sódio. O seu símbolo químico designa-se por Na. O Sódio pertence ao Grupo 1 e ao 3º Período. É um metal e pertence à família dos Metais Alcalinos. O seu número atómico é 11 (11 protões e 11 eletrões) e a massa atómica é 23. É sólido à temperatura ambiente e de textura macia e brilhante, de cor branca e prateada. Em contacto com a água, é capaz de decompô-la e dar origem a um hidróxido, libertando oxigênio sob uma violenta reação.

Humphry Davy (1778-1829)

Foi isolado e descoberto em 1807 por Humphry Davy, a partir dos seus estudos sobre eletrólise (a passagem da corrente elétrica) e seu comportamento em meio a soluções alcalinas. É um elemento essencial para a vida.

É muito abundante na natureza e é também encontrado em alguma combinação com diversos elementos, em numerosos compostos naturais, como por exemplo o sal de cozinha (NaCl, cloreto de sódio). Na verdade, o sódio é bastante reativo, formando diversos compostos com vários agentes químicos inorgânicos e orgânicos. Oxida com o ar e é muito corrosivo quando entra em contacto com a pele.

Na Europa medieval era usado como remédio para as enxaquecas, um composto de sódio denominado sodanum. O símbolo do sódio (Na), provém de natron (ou natrium, do grego nítron) nome que recebia antigamente o carbonato de sódio.

Distribuição Eletrónica:  Na: 2-8-1

Bibliografia:

-Wikipedia

-Google Imagens

-http://www.infoescola.com/elementos-quimicos/sodio/

ELEMENTOS QUÍMICOS

Um elemento químico são todos os átomos que têm o número de protões iguais, ou seja, o mesmo número atómico. Cada elemento químico recebe um nome e uma abreviação chamada SÍMBOLO, que é usado internacionalmente.

    Ex:       Oxigénio- O         Lítio- Li            Hidrogénio- H


Elementos Naturais

• São os elementos químicos que se encontram na Natureza. São conhecidos 91 elementos naturais, sendo o de maior número atómico o Urânio.

Elementos Sintéticos

• São elementos que são produzidos artificialmente. Os elementos com número atómico superior ao Urânio são todos artificiais.

Os elementos podem ser Metálicos, Semi Metálicos ou Não Metálicos.

Metais

Chamamos metais às substâncias elementares formadas por um só elemento metálico.

   Ex: Sódio, Potássio, Ferro, etc.

Propriedades Físicas:

• São todos sólidos à temperatura ambiente, à exceção do mercúrio, gálio, césio e frâncio que são líquidos.
• São bastante densos.
• São maleáveis, ou seja, dobram facilmente sem partir.
• São bons condutores elétricos e térmicos.

Propriedades Químicas:

• São quase todos reativos. A grande reatividade deve-se ao facto de os seus átomos terem poucos eletrões de valência (em contacto com outros átomos perdem esses eletrões transformando-se em iões positivos, mais estáveis do que os átomos).
• Oxidam expostos ao ar.

Não Metais

Os não metais são constituídos por corpúsculos que podem ser átomos ou moléculas.

   Ex: Carbono, Dioxigénio, Dibromo, etc.

Propriedades Físicas:

• Existem em diferentes estados físicos, à temperatura ambiental, podendo ser uns sólidos, outros líquidos e outros gasosos.
• Têm densidades muito diferentes.
• Quando são sólidos, são quebradiços.
• São maus condutores elétricos e térmicos (à exceção da grafite).

Propriedades Químicas:

• Existem não metais pouco reativos mas outros, como é o caso do Oxigénio e do Cloro, são tão reativos como os metais.

METAIS ALCALINOS

Pertencem ao Grupo 1. Têm 1 eletrão de valência e têm tendência a formar iões monopositivos.

   >Forma Geral dos Metais Alcalinos:
2 M(s) + 2 H2O(l) -----> 2 MOH(aq) + H2

*M- Metal Alcalino

   >Forma Geral dos Metais Alcalino-Terrosos:
MT(s) + 2 H2O(l) -----> H2(g) + MT(OH)2(aq)

*MT- Metal Terroso


HALOGÉNIOS

Pertencem ao Grupo 17. Têm 7 eletrões de valência e têm tendência a formar iões mononegativos.

A Reatividade dos Halogénios ao longo do grupo diminui, porque é mais fácil um átomo pequeno captar um eletrão.

Bibliografia:

-Wikipedia

-Manual Escolar
-Meus Apontamentos

VÍDEOS

Aqui ficam alguns vídeos para ajudar:

Evolução da Tabela Periódica
Elementos e Átomos

TABELA PERIÓDICA

A diversidade de materiais que nos rodeia é enorme. É também muito grande a variedade de substâncias que constituem os materiais. Mas a grande variedade de substâncias é feita a partir de um número muito mais reduzido de elementos.

Os Químicos sentiram necessidade de arranjar uma maneira prática para organizar os elementos desde muito cedo. 

John Dalton (1766-1844)

No início do séc. XIX, John Dalton preparou uma lista de elementos químicos cujas massas atómicas já eram então conhecidas. Muitos desses valores estavam longe dos atuais devido à ocorrência de erros na sua determinação. Os erros foram corrigidos por outros cientistas e o desenvolvimento de tabelas dos elementos e suas massas atómicas, centralizaram o estudo sistemático da Química.

John Newlands (1938-1898)

John Newlands professor de química e industrial inglês, idealizou a classificação dos elementos pela ordem crescente de massa atómica, em grupos de 7 e postos lado a lado. Logo percebeu que as propriedades químicas eram semelhantes ao primeiro e oitavo elementos – a contar da esquerda para a direita -, como as notas musicais que se repetem a cada oitava.

Assim, os elementos que seguem a mesma linha vertical possuem as mesmas características químicas, como o Lítio, o Sódio e o Potássio; o Magnésio e o Cálcio.

Dimitri Mendeleiev (1834-1907)

Nos finais do séc. XIX, quando já eram conhecidos 65 elementos, o químico Dimitri Mendeleiev organizou os elementos numa tabela tendo em conta a massa dos átomos e as suas propriedades químicas, deixando espaços para alguns desconhecidos mas que a existência ele previa. E as suas previsões foram confirmadas!

Tabela de Dimitri Mendeleev

A tabela proposta por Mendeleev está na base da atual Tabela Periódica dos Elementos.

   Em 1913, o cientista britânico Henry Moseley descobriu que o número de protões no núcleo de um determinado átomo, era sempre o mesmo.
   Moseley usou essa ideia para o número atómico de cada átomo. Quando os átomos foram ordenados por ordem crescente do seu número atómico, os problemas existentes na tabela de Mendeleiev desapareceram.

   Devido ao trabalho de Moseley, a tabela periódica moderna está baseada no número atómico dos elementos químicos. A tabela actual é bastante diferente da de Mendeleiev.
   Com o passar do tempo, os químicos foram melhorando a tabela periódica moderna, aplicando novos dados, como as descobertas de novos elementos ou um número mais preciso na massa atómica, e rearranjando os existentes, sempre em função dos conceitos originais.


   A última maior troca na tabela periódica, resultou do trabalho de Glenn Seaborg, na década de 50.
   A partir da descoberta do plutónio em 1940, Seaborg descobriu todos os elementos transurânicos (do número atómico 94 até ao 102).
   Reconfigurou a tabela periódica colocando a série dos actinídeos abaixo da série dos lantanídios.

A TABELA ATUAL:

Na Tabela Periódica atual, os elementos formam:

• Colunas Verticais- GRUPOS
• Colunas Horizontais- PERÍODOS

Há 18 grupos na tabela, que estão numerados de 1 a 18. Os grupos são constituídos por elementos com propriedades químicas semelhantes, que formam famílias de elementos.

• Grupo 1- Grupo dos Metais Alcalinos
• Grupo 2- Grupo dos Metais Alcalino-Terrosos
• Grupo 17- Grupo dos Halogénios
• Grupo 18- Grupo dos Gases Nobres

Bibliografia:

-Google Imagens

-Wikipedia

-Manual Escolar

EVOLUÇÃO DO MODELO ATÓMICO

Demócrito

Na antiguidade grega, Demócrito, um filósofo, conclui que a 

matéria era divisível, chegando mesmo a dizer 

que era constituída por átomos: partículas maciças 

e indivisíveis.

JOHN DALTON

Afirmou que:

John Dalton (1766-1844)

• Toda a matéria é constituída por átomos.
• Os átomos são partículas indivisíveis que não se podem criar nem destruir.
• Átomos do mesmo tipo ou de tipos diferentes podem combinar-se para formar substâncias.

Modelo Atómico de Dalton

JOSEPH THOMSON

Joseph Thomson (1856-1940)

Afirmou que:

• Os átomos eram esferas de carga positiva distribuída uniformemente, estando os eletrões dispersos no seu interior em número suficiente para tornarem o átomo uma partícula neutra.

Modelo Atómico de Thomson

ERNEST RUTHERFORD

Ernest Rutherford (1817-1937)

A partir de experiências, concluiu que:

• A maior parte do átomo era apenas espaço vazio e que existia nos átomos uma região muito pequena onde estaria concentrada toda a carga positiva.
• Os átomos eram constituídos por um núcleo muito pequeno com carga positiva, onde se concentra toda a massa do átomo e, pelos eletrões de carga negativa que se movimentam a elevada velocidade à volta do núcleo num sistema parecido ao planetário.
• Às cargas positivas existentes no núcleo deu o nome de protões.

Modelo Atómico de Rutherford

NEILS BOHR

Neils Bohr (1885-1962)

Afirmou que:

• Os átomos são constituídos por uma região central de nome núcleo, onde se encontram as partículas de carga positiva (os protões) e as partículas neutras (os neutrões).
• Os neutrões são partículas que servem para darem maior estabilidade aos núcleos, uma vez que diminuem a repulsão entre os protões.
• Existe também uma região em volta do núcleo chamada nuvem eletrónica, onde se localizam os eletrões, de massa muito inferior às outras, que se encontram em movimento em redor do núcleo em órbitas circulares bem definidas, onde cada uma apresenta um determinado valor de Energia.

Modelo Atómico de Bohr

MODELO ATUAL - MODELO DA NUVEM ELETRÓNICA

Atualmente, sabe-se que os eletrões não se movimentam em órbitas perfeitamente circulares, mas em regiões que podem apresentar uma forma muito variada, podendo ser até esféricas. A estas regiões onde é possível ou mais provável encontrar os eletrões dá-se o nome de orbitais.

Modelo de Nuvem Eletrónica

Vídeo sobre a evolução do modelo atómico (neste vídeo também se encontram experiências feitas por Thomson e Rutherford):

Clica aqui para veres o vídeo.

Bibliografia:

-Google Imagens

-Wikipedia

-Manual Escolar